泥岩/页岩:中国元古宙—古生代海相沉积盆地主要烃源岩

在中国元古宙—古生代海相沉积体系中,碳酸盐岩是最主要的沉积岩类型,长期以来研究的重点也一直是碳酸盐岩,对海相泥岩/页岩的关注比较少,并且认为碳酸盐岩是海相沉积盆地中主要的烃源岩。对中国南方上、中、下扬子地区、滇黔桂地区、塔里木盆地、鄂尔多斯盆地、华北地区等147条剖面、289口探井及浅井约11200余个样品有机碳含量的分析与统计表明,泥岩/页岩有机质丰度高,是中国元古宙—古生代海相沉积盆地中主要的烃源岩类型,而碳酸盐岩有机质丰度普遍较低,仅仅是次要的烃源岩类型。海相碳酸盐岩中有机质的含量与碳酸盐含量呈现弱的负相关性,泥质输入有利于形成高有机质丰度的碳酸盐岩烃源岩,但并不是高有机质丰度碳酸盐岩烃源岩发育的必要条件,决定碳酸盐岩烃源岩有机质丰度的主要因素是有机质的生产率、有机质的沉积与保存环境。中国元古宙—古生代海相沉积盆地中并不缺乏高有机质丰度泥岩/页岩类好烃源岩,上、中、下扬子地区主要发育于上震旦统陡山沱组、下寒武统、上奥陶统—下志留统、上二叠统;华南地区主要发育于中、下泥盆统;塔里木盆地主要发育于下寒武统、下奥陶统及中上奥陶统;华北地区为中新元古界洪水庄组、下马岭组。泥灰岩类碳酸盐岩烃源岩在塔里木盆地相对比较发育,在中国南方地区只有下二叠统相对发育。     

泥岩/页岩：中国元古代－古生代海相沉积盆地主要烃源岩

在中国元古宙—古生代海相沉积体系中,碳酸盐岩是最主要的沉积岩类型,长期以来研究的重点也一直是碳酸盐岩,对海相泥岩/页岩的关注比较少,并且认为碳酸盐岩是海相沉积盆地中主要的烃源岩。对中国南方上、中、下扬子地区、滇黔桂地区、塔里木盆地、鄂尔多斯盆地、华北地区等147条剖面、289口探井及浅井约11200余个样品有机碳含量的分析与统计表明,泥岩/页岩有机质丰度高,是中国元古宙—古生代海相沉积盆地中主要的烃源岩类型,而碳酸盐岩有机质丰度普遍较低,仅仅是次要的烃源岩类型。海相碳酸盐岩中有机质的含量与碳酸盐含量呈现弱的负相关性,泥质输入有利于形成高有机质丰度的碳酸盐岩烃源岩,但并不是高有机质丰度碳酸盐岩烃源岩发育的必要条件,决定碳酸盐岩烃源岩有机质丰度的主要因素是有机质的生产率、有机质的沉积与保存环境。中国元古宙—古生代海相沉积盆地中并不缺乏高有机质丰度泥岩/页岩类好烃源岩,上、中、下扬子地区主要发育于上震旦统陡山沱组、下寒武统、上奥陶统—下志留统、上二叠统;华南地区主要发育于中、下泥盆统;塔里木盆地主要发育于下寒武统、下奥陶统及中上奥陶统;华北地区为中新元古界洪水庄组、下马岭组。泥灰岩类碳酸盐岩烃源岩在塔里木盆地相对比较发育,在中国南方地区只有下二叠统相对发育。     

塔里木盆地寒武系-奥陶系泥质烃源岩发育的构造和沉积背景控制

塔里木盆地寒武系-奥陶系是主力烃源岩发育层段,而泥质岩烃源岩则是此时满加尔坳陷及其周边地区的主要烃源岩类型。通过露头和钻井资料,结合盆地区域构造演化分析可知,塔里木盆地寒武系-奥陶系泥质烃源岩主要沉积在具上升洋流的陆棚、滞流的海湾陆棚、正常陆棚、深海盆地以及淹没台地陆棚等不同的环境中。它们分别属于伸展的被动大陆边缘、伸展的裂陷槽盆和稳定的克拉通构造背景。这些沉积在不同构造和沉积背景中的泥质烃源岩,其有机质含量具有较大的差异,具上升洋流的陆棚环境中形成的泥质烃源岩中有机质含量最高,其次是滞流的海湾陆棚环境中形成的泥质烃源岩,正常陆棚环境中形成的泥质烃源岩的有机质含量相对较低,而真正深海洋盆环境中沉积的泥质沉积物中的有机质含量远不如陆棚环境中的泥质沉积物。淹没台地陆棚环境中沉积的泥质岩中有机质含量最低。这说明塔里木盆地构造和沉积背景对海相泥质烃源岩发育具有重要的控制作用。     

华北地区东部下古生界烃源岩分布特征及其发育模式

华北地区下古生界烃源岩研究对前第三系油气战略资源选区具有重要意义。从沉积学角度出发,通过对研究区有机碳含量、生烃潜力和氯仿沥青"A"等参数的统计分析和平面制图,划分了烃源岩类型,并进行了品质评价,分析了烃源岩的成因,总结了烃源岩发育模式。研究认为:华北东部奥陶系上、下马家沟组及峰峰组为较好的烃源岩,平均有机碳含量分别为0.183%、0.21%和0.181%;下寒武统发育优质烃源岩(TOC平均值为6.46%,最高值为11.2%),但分布范围局限。华北地区东部烃源岩按岩石类型不同可分为两套,即下寒武统泥质烃源岩,中、下奥陶统的碳酸盐岩烃源岩。烃源岩的成因取决于沉积环境,泥质烃源岩发育于陆棚浅海环境,而碳酸盐岩烃源岩则受控于云坪和局限台地环境。对烃源岩空间展布规律研究发现,合肥盆地为潜在的泥质烃源岩发育区,而东濮拗陷、临清拗陷、冀中拗陷为潜在的碳酸盐岩烃源岩发育区。     

中国南方海相生烃成藏研究的若干新进展(三) 南方四套区域性海相烃源岩的沉积相及发育的控制因素

南方研究区下寒武统、上奥陶统—下志留统、下二叠统、上二叠统四套区域性古生代海相烃源岩可划分为7种有利沉积相:即深水泥质陆棚相、深水热水陆棚相、深水碳酸盐岩陆棚相、深水硅磷质台凹相、海湾澙湖相、近海湖盆沼泽相、前三角洲相。四套海相烃源岩的沉积—生物相图反映出这些相都不同程度与大洋相通。从早寒武世到晚二叠世,烃源岩的相类型向多样化发展。受都匀、东吴运动影响,有利相带的分布范围由大到小出现两个旋回。南方海相烃源岩的发育受板块运动、板内活动、三大古隆起、四个转换期、沉积—生物相等五个因素的控制。南方海相优质烃源岩的形成模式可概括为深水陆棚—底栖藻席模式,其特点是底栖藻类发育,沉积表面氧化而埋藏环境还原,并以此区别于已有的三种形成模式。研究区北面的秦岭洋,南面的华南洋(Pz1)、八布洋(Pz2)伸入扬子克拉通内部形成的不同时期"海湾体系",是海相烃源岩发育的摇篮,可作为南方海相油气勘探的一个重要领域。     

中国南方海相生烃成藏研究的若干新进展(一) 南方四套区域性海相烃源岩的分布

通过对上、中、下扬子区121个地表及钻井剖面烃源岩的密集扫描取样和地化分析,系统研究了下寒武统、上奥陶统—下志留统、上二叠统、下二叠统四套区域性海相烃源岩的厚度及有机质丰度的纵横向分布,明确了海相烃源岩在纵向上以下寒武统和上二叠统为最好,横向上以上扬子区为最好,其次为下扬子区;确定了五个烃源岩发育区。明确了海相烃源岩以泥岩为主,碳酸盐岩烃源岩只出现在下二叠统栖霞组—茅口组,实测最大厚度为150m,从而表明中国南方不存在上千米厚的碳酸盐岩烃源岩。对四套海相烃源岩的厚度问题、层位问题、原始生烃潜量和碳酸盐岩烃源岩的鉴别问题等提出了认识。     

塔里木盆地北部寒武系大型进积型台地—斜坡地震层序、演化与控制因素

以塔里木盆地北部塔河油田重复采集的高精度三维资料为基础,综合常规的三维资料和钻井资料进行解释,针对寒武系台地-斜坡沉积体系的地震层序、样式、演化与控制因素,讨论台地的起源、不整合面形成环境和海相烃源岩。在塔河油田寒武系地层中识别出16个地震层序。其中,编号为SQ6、SQ7和SQ11的地震层序发育在低位体系域,其他层序由海进和高位体系域组成,具有快速海进、缓慢海退的不对称旋回特征。塔河油田寒武系碳酸盐岩台地总体表现出纵向加积、向东超覆、台地边缘依次向东迁移的大型进积型台地特征,台地边缘向东迁移的距离超过40km。塔河油田寒武系碳酸盐岩台地起源于塔中隆起的北斜坡,经历了缓坡、平顶陆棚、镶边陆棚等台地样式的演化。沉积底形、相对海平面变化、拉张活动、基底沉降和古气候在不同演化阶段起到不同的控制作用,古气候和风向对中—晚寒武世镶边陆棚的发育具有明显的控制作用。下寒武统肖尔布拉克组顶面和寒武系顶面发育区域不整合面,中寒武统沙依里克组和阿瓦塔格组顶面在陆棚边缘发育不整合面,这些不整合面形成于拉张环境。塔河油田寒武系海相烃源岩发育良好,分布广泛,尤其是玉尔吐斯组全区分布,吾松格尔组、阿瓦塔格组和上寒武统的斜坡-盆地相烃源岩分布在塔河东部地区。     

从塔里木盆地看中国海相生油问题

塔里木盆地厚达 5～ 7km的海相寒武、奥陶系 ,可划分出下、中寒武统和中、上奥陶统两套工业性烃源岩。油源对比证实 :盆地目前保存下来的海相成因工业性油藏 ,主要来源于中上奥陶统泥灰岩。正是因为塔里木盆地比四川、鄂尔多斯盆地多了一套中等成熟的中上奥陶统油源岩 ,所以能够找到海相油田。笔者认为 :海相工业性烃源岩不必很厚 ,但w (TOC)应≥0 .5% ,碳酸盐岩要含泥质 ;海相源岩往往并不发育在凹陷中心 ,而发育在 4种有利沉积相带上 ;碳酸盐岩具有“双重母质”的特点 ,浮游藻类偏油 ,底栖藻类偏气。海相源岩的形成模式有“保存模式”和“生产力模式”两种 ,分别对应于塔里木寒武系和中上奥陶统烃源岩。塔里木古生代克拉通早期活动、晚期稳定、持续降温的演化史 ,有利于海相油气的多期成藏和晚期保存。     

塔里木新元古代盆地演化与下寒武统烃源岩发育的构造背景

下寒武统优质烃源岩的分布一直是塔里木盆地油气勘探的难点问题。在区域构造演化背景分析基础上,利用露头和新的钻井、地震资料,通过地层对比、构造解释和古地貌恢复,探讨了塔里木新元古代盆地原型、古构造及下寒武统烃源岩发育的构造背景。研究认为塔里木盆地西缘的柯坪和叶城地区,新元古代经历了陆内断陷到初始被动大陆边缘的盆地演化序列,而在塔东北的库鲁克塔格地区,主要以裂谷及其衰退期的拗陷为特征。地震反射特征进一步显示在塔里木陆内也具有相似的成盆作用,南华纪断陷具有清楚的垒、堑结构,震旦纪以后以拗陷阶段的均衡沉降为主。发生在晚震旦世末的柯坪运动造成全区抬升,奠定了塔里木盆地寒武系沉积前的构造古地貌,总体表现为西高东低,南高北低,控制了下寒武统烃源岩的形成、分布。塔西台地内中-下寒武统出现大面积增厚,可能与晚震旦世以后继承性的沉降作用有关,形成有利于玉尔吐斯组类型的碳酸盐质陆棚相烃源发育的沉积环境。而西山布拉克-西大山组类型的深水陆棚-盆地相的泥质烃源岩不仅在满加尔坳陷内发育,还可能在阿瓦提坳陷内分布。尽管中央隆起带大部分地区不利于优质烃源岩发育,但不能排除局部地区仍可能存在下寒武统泻湖相烃源岩。与盆地北部高碳酸盐岩含量的烃源岩不同,塔里木南缘改造边界附近具有形成高碎屑岩含量的深水泥质烃源岩的构造-沉积环境。     

碳酸盐岩烃源岩判识与实践——以四川盆地为例

碳酸盐岩可以成为烃源岩,并为油气藏提供丰富的烃源,但不是所有碳酸盐岩都可以视为烃源岩。碳酸盐岩在成藏进程中,往往作为输导层或储集层,并常有外源有机质的干扰。碳酸盐岩烃源岩应该是有机质原生赋存(与矿物结合成为沉积的一部分),具有一定丰度值,在适宜的热成熟阶段,同样可以形成液态烃和气态烃。碳酸盐岩烃源岩发育于低能环境的沉积相——开阔海台地相、局限海台地相、生物泥丘相、斜坡相,等等。泥质泥晶灰岩,生物泥—粒泥岩—泥粒岩微相,应该是碳酸盐岩烃源岩的主要岩类。碳酸盐岩烃源岩与油系泥质烃源岩比较,具有油窗凸显且高峰期前移、气态烃峰期不明显且有后延、液态烃产率高的特点。据对碳酸盐岩烃源潜量的评估,它在四川盆地烃源中占20%～25%,为油气成藏作出了重要贡献。     

The Formation and Distribution of the Marine Hydrocarbon Source Rock in the Tarim Basin, NW China

There are significant differences in type and distribution between marine source rock and continental source rock. According to the iithology, the Cambrian-Ordovician source rock in the Tarim basin is divided into two types： the carbonate source rock and the mud source rock. The two sets of source rocks are developed mainly in three sets of formations, Lower-Middle Cambrian carbonate source rock and mud source rock, Lower-Middle Ordovician mud source rock and Upper Ordovician lime mud source rock. The stratigraphic and areal distributions of the source rocks are controlled by the altitude and the sedimentary facies respectively. The mud source rock is developed in slope-semi deep sea environment. The source rock developed in the slope sedimentary environment is related with the anoxic environment and the one developed in semi deep sea has a close relationship with the up-flowing sea water. The carbonate source rock is developed mainly in platform slope of highstand systems tract and it is usually intimately associated with the salt rock. The Lower-Middle Cambrian carbonate source rock is developed mainly in the Bachu, Tazhong, Tangguzibasi and Yingmaili areas. The Lower-Middle Cambrian mud source rock is mainly developed in the areas east of the line of Kunan 1-Tadong 1. The Lower-Middle Ordovician mud source rock is developed mainly in the east slope of the Manjiaer depression. The carbonate source rock of Early Ordovician is developed mainly in the platform slope of highstand systems tract, such as the south margin of Tabei, the north slope of Tazhong, the Bachu area and Keping area.     

下扬子地区寒武纪层序格架及古地理演化

下扬子地区在寒武纪处于相对稳定的克拉通盆地背景,盆地沉积格局基本上为两坳夹一隆的特点,中部以碳酸盐岩台地沉积为特征,南北为深水碎屑沉积与碳酸盐沉积为特征。作者以下扬子发育的野外露头为主要研究对象,通过精细测量与观测南京、巢湖、杭州等12个露头点露头资料,建立了下扬子地区寒武纪的层序地层格架。寒武纪可划分为2个二级层序及14个三级层序,作者首次以二级层序体系域为单元对寒武纪进行了岩相古地理编图,并对寒武纪层序—古地理演化3个关键的控制因素进行了分析。下扬子区寒武纪古地理格局相对稳定,继承性地发育了开阔台地、局限台地、台地边缘斜坡、盆地等沉积相类型。     

南天山大山口下石炭统野云沟组碳酸盐岩岩石学特征及沉积相分析

南天山和静县大山口剖面石炭系野云沟组发育齐全,出露完好,主要由碳酸盐岩及少量碎屑岩组成,总厚度为696.8 m.岩石类型以碳酸盐岩为主,主要包括砾屑灰岩、含陆源碎屑鲕粒灰岩、生物碎屑微晶灰岩、含陆源碎屑砂屑灰岩、微晶灰岩及泥晶灰岩等.野云沟组主要为斜坡相和盆地相沉积,少量为碳酸盐台地相沉积.斜坡相主要发育砾屑灰岩、薄层...     

四川盆地寒武纪岩相古地理特征

通过露头、岩心、钻测井资料分析建立典型沉积相序列,结合单因素分析综合作图,编制了四川盆地寒武纪各个时期的岩相古地理图件。盆地整体西高东低、西部发育陆源碎屑沉积,中东部以碳酸盐岩沉积为主。寒武纪包含两个半海侵—海退旋回:首次海侵发生在早寒武世筇竹寺期,形成巨厚的浅海陆棚相泥质烃源岩;首次海退发生在早寒武世沧浪铺期,陆源碎屑供给充足,发育三角洲和碎屑滨岸相沉积;第二次和第三次海侵发生在早寒武世龙王庙期与中晚寒武世洗象池期,为碳酸盐岩滩相储层发育的主要时期,在局限台地的地形较高部位发育砂砾屑滩和鲕粒滩,砂砾屑滩主要发育在盆地的中西部,鲕粒滩主要发育在盆地的中东部,在盆地西南部发育具有继承性的泻湖相沉积。     

柴达木盆地北缘早奥陶世台地-斜坡-盆地相沉积特征及控制因素

通过对柴北缘地区的野外地质调查及室内实验分析,根据地质剖面中发育的岩石组合类型、沉积构造等特征,对研究区早奥陶世台地斜坡盆地相沉积体系进行了详细研究。认为研究区早古生代持续的海平面上升、柴北缘洋陆俯冲及陆弧碰撞是控制该时期盆山格局及沉积充填演化的重要因素。柴北缘早奥陶世台地边缘颗粒滩相发育在多泉山组中下部,岩性以生物碎屑灰岩、鲕粒灰岩以及泥晶灰岩为特征。而研究区斜坡相深水物质主要是由重力流搬运的碳酸盐岩再沉积物组成,共识别出包括细粒沉降微晶泥、滑塌角砾岩、颗粒流、瘤状灰岩、碎屑流以及浊积岩等不同类型的斜坡异地沉积物。研究区盆地相处于碳酸盐岩沉积体系岛弧碎屑岩沉积体系两大沉积体系的转换位置。受到柴北缘洋陆俯冲及陆弧碰撞等影响,隆升的陆壳基底及大陆岛弧物质向盆地提供大量碎屑物质,因此在靠近岛弧边缘地区发育了砂质碎屑流、浊流等重力流沉积体系下的弧后盆地沉积产物。     

塔里木盆地中-上奥陶统浊积岩物源分析及大地构造意义

通过地表露头及钻井取心的浊积岩沉积特征观察及古流向分析、砂岩主量元素化学成分分析及地震相分析,提出塔里木盆地奥陶系陆源碎屑浊积岩主要发育于塔东地区及塘古兹巴斯坳陷的上奥陶统之中,其浊流沉积物源主要来自盆地东南侧的阿尔金岛弧、其次来自盆地西南侧的库地活动陆缘隆起;仅盆地东北缘却尔却克山地区出露的中奥陶统顶部的却尔却克组下部陆源碎屑浊积岩的物源区,主要来自其北侧的库鲁克塔格被动陆缘隆起(台地隆起剥蚀区)。综合分析认为,晚奥陶世发生于板块南缘的阿尔金岛弧及库地活动陆缘隆起与塔里木板块的碰撞挤压运动产生的大量陆源碎屑物源,导致了板块内部多个孤立碳酸盐台地的逐步消亡及板块南部浊流盆地群的形成。     

中国地台区张裂盆地沉积

本文着重讨论中国地台区某些张裂盆地的沉积与演化特征。张裂盆地可分为陆内断陷和裂谷、克拉通边缘裂陷槽和被动大陆边缘。裂谷在发展过程中依次形成玄武岩-红层-蒸发盐组合或玄武岩-红层-煤系组合→深湖相组合→红层组合。中小型断陷的岩石组合类似但多不完整。豫陕裂陷槽的岩石组合为下部硅碎屑岩组合,以钾玄岩系为主体的火山岩组合,上部硅碎屑岩-碳酸盐组合,以及较深水相泥硅质岩组合。地处被动大陆边缘的扬子地台南部早寒武世海是以波浪作用为主的陆架,其东南边缘的石煤可能是远洋、半远洋沉积。本文还扼要讨论了张裂盆地在控制某些矿产资源的形成与分布方面的一些问题。     

浙西北地区寒武系物源分析及古地理意义:来自沉积学及碎屑锆石年代学的证据

浙西北地区寒武系沉积环境及物源分析是重建扬子板块东南缘古地理格局的关键,进而可以为华南大地构造演化提供证据.本文根据沉积相时空展布、斜层理与同沉积褶皱恢复的物源方向以及碎屑锆石LA-ICP-MSU-Pb测年,综合探讨寒武系的陆源碎屑物源方向以及物源区.浙西北地区寒武纪地层主要由碳硅质岩、硅质页岩、砾屑灰岩、砂屑灰岩、泥灰岩、泥岩等组成.沉积序列、沉积相标志研究表明,寒武系沉积构造以泄水构造、滑塌褶曲、流动构造、层间滑动、同沉积褶皱和断层等为特征,发育大量滑塌沉积及碳酸盐岩浊积岩,整体为深水盆地及斜坡环境.沉积相时空展布及古流向研究表明,水体向北西方向加深,寒武系陆源碎屑物质主要来源于南东方向,非前人通过古生物地层判断的盆地基底北西高南东低.碎屑锆石年代学研究表明,物源集中于574 Ma、747 Ma、1768 Ma以及2131 Ma,与邻区碎屑锆石年龄图谱对比分析表明,江山-绍兴断裂带及浙江中部地区为主要物源区,陆缘碎屑物质主要来自于陈蔡群、双溪坞群、河上镇群及八都群.寒武纪时期,斜坡盆地沉积基底向北西倾斜,位于盆地西北部的章里地区为沉积中心,华夏地块露出水面为剥蚀区.     

中上扬子地台中寒武世古地理及白云岩成因

通过中上扬子地区寒武系野外露头实测、踏勘、前人研究成果整理以及盆地腹地露头缺乏地区的钻井资料的分析,研究了中上扬子地区中寒武世的古地理背景。白云岩的成因、平面上以及垂向上的分布特征都受控于古地理。中寒武统整个台地区为局限台地,在台地发育咸化澙湖、潮坪、局限潮下、浅滩等次一级的古地理单元。中寒武统的膏岩与白云岩不同程度互层。向台地内部,滩相发育愈少,咸化澙湖、潮坪以及局限潮下越发育;越往台地的边缘,滩相越发育。研究区中寒武统白云岩按照晶体大小可以分为泥粉晶白云岩和砂糖状白云岩。泥粉晶白云岩为潮坪准同生白云岩,机理为蒸发泵作用,白云化流体来自于澙湖浓缩的海水。砂糖状白云岩绝大多数为回流渗透白云化成因,白云化流体主要来自于蒸发泵机理富余的高镁钙比流体。回流渗透白云化过程缓慢,白云石结晶较好。寒武系岩性在垂向上有很好的叠置关系,反映古地貌随地质时代的变迁。     

云南兰坪盆地三叠纪沉积作用与古地理演化

根据岩石沉积类型、物源供给、成因机制和沉积序列 ,结合区域地质特征 ,将兰坪盆地三叠系划分为陆相火山泥石流、河流相、三角洲相、潮坪相、浅海陆棚相、碳酸盐台地相和深水盆地相7种主要沉积类型。通过对沉积相的详细分析 ,恢复其古地理格架和面貌 ,探讨岩相古地理的变迁历史 ,从而表明三叠纪早期到晚期 ,其古地理经历了陆相环境→碎屑海盆→碳酸盐海盆到碎屑海盆的转换 ,即两次海侵 海退旋回。早期的海域分布范围较小 ,晚期的海域分布范围较宽 ,并成为统一的海盆。